張卓楊，楊舒涵

（紅云紅河集團昆明卷煙廠，昆明 650000）

Y 卷煙廠濾棒作業(yè)區(qū)于2008 年引進了3 臺德國豪尼公司KDF-M 濾棒成型機，承擔(dān)著70%X 牌號濾棒的生產(chǎn)任務(wù)。KDF-M 采用雙煙槍成型結(jié)構(gòu)，是目前速度最快的濾棒成型設(shè)備，具備10 000 支/min 的生產(chǎn)能力。隨著運行時間的增加，TU 部分濾棒傳遞系統(tǒng)的蜘蛛手掉濾棒現(xiàn)象越趨嚴重，通過增加保養(yǎng)頻率、清潔負壓風(fēng)機和降速生產(chǎn)無法從根本上解決問題，依然經(jīng)常出現(xiàn)下游機堵塞停機、Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障等問題。高速生產(chǎn)中頻繁地掉濾棒會導(dǎo)致物料損耗大大增加；Sodim 質(zhì)量取樣故障會導(dǎo)致質(zhì)量監(jiān)測失效；因蜘蛛手掉濾棒引起的大量停機次數(shù)導(dǎo)致設(shè)備效率大大降低。因此，針對KDF-M 蜘蛛手掉棒問題的原因進行研究并提出相應(yīng)解決方法是必要的。

1 蜘蛛手掉棒對設(shè)備的影響

1.1 傳感器B8K、B9K 無法檢測到濾棒導(dǎo)致停機

設(shè)備運行中，靜態(tài)濾嘴條監(jiān)測裝置自動檢查濾嘴條或者濾嘴棒是否存在，如檢測到濾棒連續(xù)不存在則發(fā)出停機信號。設(shè)備運行中V 型導(dǎo)軌上光傳感器B8K、B9K 觀測濾棒運行情況[1]。蜘蛛手掉棒現(xiàn)象發(fā)生時，如蜘蛛手掉落的濾棒剛好掉落在V 型導(dǎo)軌上，致使后續(xù)濾棒發(fā)生徑向跳動，造成連續(xù)運行的濾棒無法被B8K、B9K 觀測到，顯示濾棒中斷設(shè)備停機。處理該故障需耗時2 min/次。

1.2 下游機堵塞導(dǎo)致停機

當(dāng)蜘蛛手發(fā)生掉棒，其掉落在TU 部分的濾棒會與其他傳遞系統(tǒng)接觸，導(dǎo)致濾棒在TU 部位不規(guī)則飛動，飛動的濾棒對下游機擺動板發(fā)生干擾，最終導(dǎo)致濾棒在擺動板處堵塞，當(dāng)擺動板被出口處堵塞的濾棒抬起，會帶動其連接的控制手柄移動，手柄移過接近開關(guān)B48，設(shè)備停機。處理該故障需耗時5 min/次。

1.3 導(dǎo)致Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障

當(dāng)蜘蛛手發(fā)生掉棒，如已觸發(fā)取樣過程，傳感器B55 識別到取樣站的氣缸位于清潔位置上，A130-Y65控制氣缸旋轉(zhuǎn)，出于清潔目的，將取樣管轉(zhuǎn)動180°，隨后轉(zhuǎn)回至起始位置[1]。在清潔過程中，如蜘蛛手掉落的濾棒在不規(guī)則運動狀態(tài)下飛入取樣盒時，則會導(dǎo)致取樣盒無法關(guān)閉，正常檢測濾棒無法到達Sodim 檢測儀，導(dǎo)致Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障。

2 蜘蛛手掉棒的原因分析

現(xiàn)有的負壓結(jié)構(gòu)如圖1 所示，對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進行分析，接收槽通過負壓接收濾嘴棒并將其傳遞至接收鼓。抽吸空氣由真空風(fēng)機M18S 產(chǎn)生并通過吸氣導(dǎo)向板繼續(xù)輸送至傳遞裝置。電機M19S 通過齒形帶驅(qū)動傳遞裝置和接收鼓，吸氣導(dǎo)向板控制至接收槽的抽吸空氣。如果接收槽在V 形導(dǎo)軌上方，則接通抽吸空氣；如果接收槽達到接收鼓，則再次關(guān)斷。如果SEF-M 和TUM 之間的傳遞點上沒有同步運行，則接通閥[1]。

圖1 現(xiàn)有負壓結(jié)構(gòu)

其中，M18S 接V 型導(dǎo)軌和蜘蛛手負壓，M2 接TU傳遞鼓輪負壓，通過故障分析，V 型導(dǎo)軌、蜘蛛手和鼓輪不存在損壞和老化的情況，滿足生產(chǎn)所需的標準，主要問題在于M18S 和M2 提供的負壓不能滿足生產(chǎn)需要，設(shè)備顯示負壓為100 Pa，根據(jù)負壓計算公式HT=hs+hv，現(xiàn)需要120 Pa 的負壓，因此需要增大負壓解決問題，但M18S 和M2 風(fēng)機已是最大功率，本文提出能否以同樣的思路加裝一個第二負壓風(fēng)機系統(tǒng)，與M18S和M2 配合，為蜘蛛手提供更強負壓。

3 系統(tǒng)設(shè)計與安裝

3.1 管道設(shè)計

經(jīng)過查閱KDF-M 技術(shù)資料，該小組成員發(fā)現(xiàn)TU負壓風(fēng)機M18S 和M2 處有整臺設(shè)備冷卻回路的一個節(jié)點[2]，如圖2 所示，可以將加裝風(fēng)機的冷卻回路由此引出。

圖2 現(xiàn)有管道系統(tǒng)

經(jīng)過現(xiàn)場實地研究后確定，濾棒車間3 臺KDF-M設(shè)備都有外接負壓風(fēng)機預(yù)留冷卻水接口和電氣接口，擬安裝的外接風(fēng)機可以借助現(xiàn)有接口直接使用安裝，原有設(shè)備上預(yù)留的負壓風(fēng)機出風(fēng)口，可以作為加裝風(fēng)機的出風(fēng)口直接使用。現(xiàn)有的蜘蛛手機構(gòu)負壓由一根兩通管路直接將M18S 負壓風(fēng)機進風(fēng)口與蜘蛛手負壓接口相連。經(jīng)實地研究，可將該管路替換為一個三通管路將新裝負壓風(fēng)機與M18S 并聯(lián)，然后接入蜘蛛手負壓管路接口。

3.2 空間布局設(shè)計

經(jīng)實地研究，現(xiàn)有3 臺KDFM 設(shè)備均有外接負壓風(fēng)機的安裝位置，并已打好緊固螺釘眼位。對現(xiàn)有M18S 與蜘蛛手負壓出口的連接管路進行測量，直通管路附近沒有其他風(fēng)管、水管、氣管和電線等，現(xiàn)有橫向、縱向空間滿足直通管路更換三通管路的設(shè)計[3]。

3.3 負壓風(fēng)機選型

現(xiàn)有KDF 系列成型設(shè)備的除塵和負壓風(fēng)機都可通用，主要區(qū)別在于能否調(diào)速。在負壓風(fēng)機的選擇上主要考慮因素為負壓大小的調(diào)節(jié)方式。負壓調(diào)節(jié)方式有2 種，一種通過風(fēng)管中的閥門開度調(diào)節(jié)，一種通過負壓風(fēng)機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在本案中，因為吸風(fēng)口在設(shè)備上的連接口直徑固定，風(fēng)管直徑固定，因此當(dāng)?shù)诙搲合到y(tǒng)接入后，由于負壓的增大，風(fēng)管所承受空氣壓力和空氣流動產(chǎn)生的溫度已經(jīng)明顯提高，如果單純采用閥門開口控制負壓大小，閥門關(guān)小后閥門所受壓力和閥門處空氣流速將成倍增加，閥門長期受高溫高壓容易損壞。因此在本案中，為了盡可能降低由于負壓調(diào)節(jié)造成的部件損壞概率，選擇具有調(diào)速功能的負壓風(fēng)機進行安裝。

3.4 設(shè)備安裝

如圖3 所示，現(xiàn)有設(shè)備底板上已預(yù)留出風(fēng)機安裝空間和緊固螺釘眼位，但沒有配置負壓風(fēng)機底板。本文根據(jù)所選負壓風(fēng)機型號制作了風(fēng)機底板，并鉆好相應(yīng)緊固螺釘眼位，將加裝負壓風(fēng)機固定。

圖3 安裝實景圖

3.5 連接管路和電線

利用現(xiàn)有2 個預(yù)留好冷卻水管接口將新裝負壓風(fēng)機的冷卻水進口與回流分別連接，將負壓風(fēng)機冷卻循環(huán)接入設(shè)備冷卻回路。再利用選裝件的電源接口將加裝負壓風(fēng)機的電源與設(shè)備電源聯(lián)通，整個新裝負壓風(fēng)機就處于待命狀態(tài)。

3.6 管接頭三通優(yōu)化

本文最初設(shè)計的三通裝置如圖4 所示，通過M18S與新裝風(fēng)機并聯(lián)后接入蜘蛛手負壓系統(tǒng)，增加吸風(fēng)大小。

圖4 最初設(shè)計的三通裝置

但在實際生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，更換三通管路后，蜘蛛手掉棒現(xiàn)象反而明顯增加，蜘蛛手上負壓大小反而減小。針對這一情況，本文繼續(xù)進行研究改進。發(fā)現(xiàn)是由于2 個并聯(lián)管路呈直線連通，2 個風(fēng)機提供的負壓在三通處出現(xiàn)了“打架”現(xiàn)象，負壓相互抵消，于是提供至蜘蛛手處的負壓就反而減少了。同時飛花、膠粒、甘油等會從蜘蛛手處被負壓吸附至風(fēng)機內(nèi)，堵塞隔離網(wǎng)、風(fēng)管，嚴重者會在負壓風(fēng)機內(nèi)形成臟污，造成風(fēng)機葉扇或電機損壞。

根據(jù)這一問題，該小組對原有三通結(jié)構(gòu)進行了改進，如圖5 所示。在蜘蛛手負壓出風(fēng)接口增加隔板，將M18S 負壓風(fēng)機和新裝負壓風(fēng)機的負壓在三通處隔開。從蜘蛛手流出的負壓在進入三通前就被直接分割，避免2 個負壓風(fēng)機提供的負壓在三通處直接相遇。同時在三通的蜘蛛手接口正下方增加了一截收納倉，用以收集飛花、甘油、膠粒等雜質(zhì)，收納倉頂部設(shè)有螺旋蓋，操作工可在每次周保時對收納倉內(nèi)雜質(zhì)進行清除。

圖5 改造后的三通裝置

4 效果驗證

完成KDF-M 第二負壓風(fēng)機系統(tǒng)的設(shè)計和改造后，本文對濾棒作業(yè)區(qū)3 臺KDF-M 成型設(shè)備的蜘蛛手掉濾棒情況進行了跟蹤驗證。從實時濾棒掉落、廢品情況、停機次數(shù)等方面對結(jié)果進行分析。

4.1 設(shè)備效率

如圖6 所示，停機次數(shù)成線性下降，設(shè)備運行穩(wěn)定性得到明顯提升。設(shè)備效率大幅度提升，均保持在87%之上。

圖6 停機次數(shù)及設(shè)備效率對比

4.2 設(shè)備消耗

如圖7 所示，掉落濾棒數(shù)量也大幅度下降，平均降低91.15%。

圖7 掉濾棒數(shù)量對比

4.3 質(zhì)量監(jiān)控

如圖8 所示，取樣頻率趨近于理論值，質(zhì)量監(jiān)控效率得到保障，質(zhì)量穩(wěn)定性提升。

圖8 Sodim 取樣次數(shù)對比

5 結(jié)論

綜上所述，影響KDF-M 掉棒的主要原因為負壓不足，通過設(shè)計并加裝第二負壓風(fēng)機系統(tǒng)能夠有效提升蜘蛛手負壓，從而解決KDF-M 的蜘蛛手掉棒問題。通過對濾棒作業(yè)區(qū)3 臺KDF-M 成型機持續(xù)跟蹤驗證，解決蜘蛛手掉棒問題后，傳感器B8K、B9K 無法檢測到濾棒導(dǎo)致停機、下游機堵塞停機、Sodim 質(zhì)量檢測取樣故障等設(shè)備運行問題均得到有效改善，濾棒產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定且符合標準，原輔材料消耗大幅降低，設(shè)備效率最終達到88.81%以上，達到了預(yù)期的效果。該研究也為解決復(fù)合濾棒成型機傳遞系統(tǒng)及卷煙機傳遞系統(tǒng)的濾棒、煙支等掉落問題提供了解決思路和應(yīng)用實踐。